miR-34在肿瘤疾病中的研究进展

吴 静 张明洁 张婷素 胡学谦

1.浙江中医药大学第三临床医学院，浙江杭州 310053；2.浙江中医药大学附属宁波市中医院肿瘤科，浙江宁波 315010

恶性肿瘤已成为社会的常见病和多发病。据统计，2020 年全球约有1930 万例癌症新发病例和近1000 万例因癌症病死病例，是人类死亡的主要病因之一[1]。其中，以女性乳腺癌、肺癌和结直肠癌最为多发，严重危害人类身心健康。因此，寻找一种有效指标帮助早期诊断肿瘤和病后高效治疗是目前研究的重点。近年来一类高保守的单链非编码RNA 与各种肿瘤之间的联系被广泛研究，它们被命名为“微小RNA（microRNA，miRNA）”，在调控肿瘤细胞发育和凋亡中起着重要作用。

1 miRNA的概述

miRNA 是长度约为19 ～25 个核苷酸的单链RNA，最初于1993 年在线虫体内被发现，通过降解信使RNA（messenger RNA，mRNA）和抑制蛋白质翻译来调节基因表达功能[2]。miRNA 在肿瘤生物学的许多方面都发挥着重要作用，它可以调节细胞活性的各个方面，包括增殖、侵袭转移、凋亡等。已有大量研究详细论述了miRNA 在肿瘤发展中的相关性，它通过调节具有致癌潜能或抑癌潜能的特定蛋白的水平，成为癌基因或抑癌基因。大量证据表明，在miRNA 的亚型中，miR-155、miR-21 和miR-372/373 集群等是重要的致癌基因，而miR-34、miR-15a 和miR-143/145 等是有效的抑癌基因[3]。其中，miR-34 家族有三个成员，即miR-34a/b/c。它们通过调控Bcl-2、TGF-β1、SOX2、ILF2 等多种蛋白，成为抑癌因子的一种，抑制各种肿瘤发生发展[4]。

2 miR-34抗肿瘤作用的机制

miR-34 发挥抗肿瘤作用的机制十分复杂，它可与一个或多个mRNA 的一个或多个位点靶向结合而发挥作用。根据现有研究发现，miR-34 抗肿瘤的机制主要集中在两个方面：一是直接调控与细胞增殖或凋亡相关的基因；二是通过介导细胞周期停滞，或减弱免疫抵抗、抑制肿瘤干性以及影响信号通路等途径间接参与肿瘤的发生发展[5]。p53 目前已被证实为常见的一类抑癌基因，miR-34 家族中的miR-34a 可以通过靶向TP53 和MDM4 直接诱导p53 激活，抑制癌细胞增长[6-7]。上皮-间充质转化（epithelial-mesenchymal transformation，EMT）是肿瘤进化中的一个重要过程，它为肿瘤细胞适应肿瘤微环境提供了可能性。miR-34 家族与EMT相关转录因子的3’- 非翻译区（3’-untranslate region，3’-UTR）结合来调节EMT，发挥抗肿瘤作用[6]。淋巴增强因子-1（lymph enhancer factor-1，LEF-1）是Wnt 信号通路中的重要转录因子，和细胞增殖侵袭有关。miR-34a 通过与LEF-1 的3’-UTR直接结合降低LEF-1 的表达，抑制肿瘤细胞迁移和侵袭以及EMT 的衰减[8]。miR-34 家族成员还通过诱导结肠癌细胞的G2/M 期停滞，减缓小鼠皮下移植瘤的生长速度，发挥抑癌作用[9]。

3 miR-34与肿瘤的关系

3.1 miR-34与肺癌

肺癌是较常见的恶性肿瘤，同时也有较高的致死率。研究肺癌细胞生长转移和化学敏感性的分子机制，以开发肺癌的新疗法，存在很大的需求。miR-34 在抑制肺鳞癌的发生发展方面具有重要作用，且这一生物学行为的发生与Notch1 途径有关[10]。Notch1 属于Notch 家族的跨膜蛋白，是肺肿瘤开始、生长和转移的驱动因素[11]。miR-34通过降低Notch1 信号通路蛋白抑制肺鳞癌增殖迁移。因miR-34b/c 降低Notch1 信号通路蛋白更明显，所以miR-34b/c 在抑制鳞状细胞增殖迁移方面比miR-34a 更有效[10]。研究发现miR-34b 在非小细胞肺癌组织中的表达水平显著降低，过表达的miR-34b 能抑制肺癌细胞增殖侵袭，促进癌细胞凋亡。通过进一步的分析明确了这一生物学行为发生的分子机制，一方面是靶向YAF2 推进抑制细胞增殖的级联反应发生，另一方面是下调JAK/STAT3信号降低细胞的侵袭迁移[12]。

3.2 miR-34与胃癌

胃癌是消化系统常见恶性肿瘤，早期胃癌五年生存率可达90%，而中晚期胃癌则低至30%以下[13]。因此，鉴定新的生物标志物和增进对胃癌进展转移的机制理解至关重要。PI3K/AKT 途径在众多肿瘤的发展中起重要作用，包括胃癌。Liu 等[14]发现，miR-34a 通过PI3K/AKT 信号级联反应抑制表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）信号传导，调节胃癌中基质金属蛋白酶-7（matrix metalloproteinase-7，MMP-7）的 表 达，预防胃癌的侵袭转移。最新研究[15]通过定量实时聚合酶链反应评估miR-34c-5p 在胃癌组织、癌旁正常组织和正常胃黏膜细胞中的表达，结果表明miR-34c-5p 在胃癌组织中的表达明显降低。通过TargetScan 数据库进一步分析，miR-34c-5p 通过靶向ERK/MAPK 信号通路的关键因子MAP2K1 进而发挥抑癌作用。

3.3 miR-34与结直肠癌

miR-34 已被发现在结直肠癌组织中表现出频繁的表观沉默，是有效的肿瘤抑制因子。雒雅蒙等[16]检测结肠癌患者血清miR-34a 的基因表达水平发现，较良性息肉和健康对照组显著降低，上调miR-34a 水平可以抑制结肠癌细胞的增殖、迁移以及侵袭能力。但是miR-34 抗结直肠癌的机制目前尚不完全明确。在肿瘤研究中，基因表达的异常主要通过DNA 甲基化实现。癌基因的去甲基化和抑癌基因的甲基化状态，可导致癌基因激活和抑癌基因失活[17]。结肠癌患者粪便和癌组织中miR-34a表达量降低，这与miR-34a 基因启动子发生高甲基化有关。基于此，研究者提出粪便中高miR-34a 甲基化的状态可以和miR-21 低甲基化相联合，作为早期结肠癌的一种筛查手段，促进实现癌症的早发现、早诊断、早治疗[18]。奥沙利铂和5-FU 是结直肠癌常用的化疗药物，但是影响化疗效果的一个重要因素是耐药问题，miR-34 与化疗耐药问题在最近的研究中得到了阐明。通过调控KLF4 转录因子，miR-34a 可以降低5-FU 在结直肠癌中的耐药性，为逆转5-FU 耐药问题提供了新的解决思路[19]。

3.4 miR-34与乳腺癌

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤。疾病的快速进展仍然是乳腺癌成功治疗的主要障碍，研究抑制细胞增殖和控制细胞凋亡的分子机制仍然很重要。多项研究显示miR-34 通过靶向不同的下游基因抵抗乳腺癌细胞增殖和侵袭，参与乳腺癌细胞的生物学行为。神经激肽-1 受体（neurokininin-1 receptor，NK1R）是G 蛋白偶联受体的一种，在各种癌症中过表达，被用作肿瘤的诊断信号之一[20]。Zhang 等[20]发现，在乳腺癌细胞系中miR-34 表达下调。上调miR-34b/c-5p 和沉默NK1R 的表达可以抑制乳腺癌细胞生长，同时miR-34b/c-5p 过表达会导致Ki-67 显著下降。miR-34b/c-5p 对NK1R的调控可能是抑制乳腺癌细胞生长的主要机制，二者将是乳腺癌治疗的潜在靶标。miR-34a 还通过下调Notch1 对乳腺癌干细胞增殖进行负调控，并增加乳腺癌细胞对紫杉醇的化学敏感性，且miR-34a的表达与乳腺癌组织的肿瘤分期、转移呈负相关[21]。生物标志物是临床诊断与监测肿瘤复发转移的重要指标。有研究发现乳腺癌复发转移患者血清miR-34a 表达显著降低，血清CA153和CA125 显著升高。一方面说明上调miR-34a水平可以预防乳腺癌复发转移，是有效的抗肿瘤基因；另一方面，miR-34a、CA153 和CA125 三者联合对乳腺癌复发转移有较高的敏感度和特异性，三者联合检测在乳腺癌复发转移监测中具有重要临床价值[22]。在乳腺癌的分类中，三阴性乳腺癌因对内分泌治疗无效，放化疗、靶向及免疫治疗是其常规治疗手段。其中免疫治疗是近年的研究热点，程序性死亡受体-1（programmed cell death-1，PD-1）或程序性死亡配体-1（programmed cell death ligand-1，PD-L1）等免疫检查点抑制基因的高表达可能抑制免疫系统的激活并导致三阴性乳腺癌的发生[23]。有研究[24]提出，miR-34 与PD-L1在三阴性乳腺癌中的表达呈负相关。PD-L1 在三阴性乳腺癌中的表达阳性率明显高于癌旁组织（P＜ 0.05），而miR-34a 的表达明显低于癌旁组织（P＜ 0.05）。据此可以推断，在三阴性乳腺癌中，上调miR-34a 的表达水平能够降低PD-L1 的表达，miR-34a 可以看成是三阴性乳腺癌抗肿瘤免疫的潜在治疗靶点。

3.5 miR-34与肝癌

原发性肝癌目前居我国癌症发病率的第4 位，病死率的第2 位[25]。miR-34 在肝癌组织中的表达显著低于癌旁组织，有望成为新的生物标志物用于肝癌的早期诊断，但特异性不及miR-122、miR-21 和miR-192[26]。反之，其过表达能抑制肝癌细胞增殖侵袭，促进凋亡。中草药提取物红花黄色素B 可以促进抑癌基因p53 的表达而激活miR-34a，通过p53/半胱氨酸蛋白酶凋亡途径使抗凋亡因子Bcl-2表达降低，最终促进肝癌细胞凋亡[27]。间质表皮转化因子（mesenchymal to epithelial transition factor，MET）与肝癌的复发、转移等密切相关，miR-34a-5p 过表达可以靶向抑制MET，抑制肝癌细胞HepG2 增殖侵袭并促进凋亡，减慢肝癌裸鼠移植瘤肿瘤的生长[28]。醛缩酶A（aldolase A，ALDOA）在肝癌的增殖迁移中具有重要作用，过表达ALDOA 能促进肝癌细胞的增殖与迁移，敲降ALDOA 后可呈现相反趋势。miR-34a-5p 在这一行为中发挥了重要作用，主要通过靶向结合ALDOA 的3’-UTR 抑制肝癌细胞的增殖和迁移[29]。癌细胞对治疗药物的敏感性降低使肝癌的治疗屡遭瓶颈。有研究显示自噬可以调控肿瘤细胞多药耐药的发生，而miR-34a 通过抑制耐药肝癌细胞HepG2/ADM 自噬的激活，增加对表柔比星的敏感性[30]。

3.6 miR-34与其他肿瘤

除上述外，miR-34 在其他多种肿瘤中都能发挥相似作用。miR-34a 在前列腺癌中的表达降低，通过调控雄激素受体抑制前列腺癌细胞增殖，促进凋亡[31]。miR-34c-3p 在鼻咽癌中表达降低，可以抑制鼻咽癌的进展，作用机制尚不明确[32]。miR-34a 还通过靶向黑色素瘤中的YAT1，膀胱癌中的TPD52等不同肿瘤中的多个下游靶标抑制肿瘤生长[33-34]。作为一种有潜力的肿瘤抑制因子，miR-34 可看成是肿瘤治疗的候选药物。靶向PD-L1 或PD-1 的免疫疗法在肿瘤治疗中取得了相当大的进展，已有研究表明miR-34 在急性髓系白血病、非小细胞肺癌中可以调节肿瘤免疫反应[35]。据此可以推测，miR-34 可以作为各类肿瘤潜在的免疫治疗靶点，miR-34 与标准治疗相结合有可能成为癌症免疫治疗的一种新方法。

4 小结与展望

综上所述，miR-34 在各类恶性肿瘤中发挥了重要作用。其低表达可以在一定程度上作为有效的生物标志物用于肿瘤诊断，高表达能有效限制肿瘤发生发展，是肿瘤预后向好的指标。在肿瘤治疗中，引入miR-34 模拟物、miR-34 联合药物治疗肿瘤效果可观。但是，要想应用于临床目前仍存在局限之处：一方面在于此类研究数目过少，样本量难以支撑；另一方面，由于技术限制仍然不能使用基于蛋白质的生物标志物，且RNA 的不稳定性是另一个阻碍其应用的问题。在未来，应有更多研究深入到基因组学和生物应用学层面，寻求微观世界里的精准治疗，为肿瘤的治疗提供新的突破点。